Maschinenelemente Sichere Kühlschmierstoffzufuhr an die Schneidzone

Autor / Redakteur: Heribert Freitag und Jörn Jacobs / Josef-Martin Kraus

Mit der Etablierung der Kühlschmierstoffzufuhr durch das Werkzeug hindurch wurden Drehdurchführungen zu unverzichtbaren Maschinenelementen in der Zerspanung. Von deren Auslegung hängt der Kühl- und Schmiereffekt an der Schneidzone ab. Wichtig für eine sichere Medienzuführung ist die richtige Gleitringpaarung.

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Um Kühlschmierstoffe durch Spindel und Werkzeug hindurch zur Schneidzone zu leiten, sind Drehdurchführungen erforderlich. Sie sind heute ein unverzichtbares Maschinenelement in Werkzeugmaschinen, besonders bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. (Bild: Deublin)
Um Kühlschmierstoffe durch Spindel und Werkzeug hindurch zur Schneidzone zu leiten, sind Drehdurchführungen erforderlich. Sie sind heute ein unverzichtbares Maschinenelement in Werkzeugmaschinen, besonders bei der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung. (Bild: Deublin)

Kühlschmierstoffe (KSS) sind im Segment der spanenden Fertigung nach wie vor Stand der Technik. Jedoch gibt es seit einigen Jahren Entwicklungstendenzen, die gravierende Auswirkungen auf die Konstruktion von Bearbeitungszentren (BAZ) haben, insbesondere auf die in den Maschinen installierten Drehdurchführungen.

Präziseres Einbringen der Kühlschmierstoffe steigert Anforderungen

Die erste Wandlung, die im Grunde den Einsatz von Drehdurchführungen unabdingbar gemacht hat, war die Notwendigkeit der Innenkühlung durch das Werkzeug hindurch. Das übliche „Überfluten“ eines Werkstücks reicht ab bestimmten Werkzeugdrehzahlen einfach nicht mehr zur Kühlung und Schmierung der Schneidzone aus (Bild 1).

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Das bedeutet, dass heute eine Drehdurchführung am Spindelende als Schnittstelle zwischen den feststehenden KSS-Versorgungsleitungen und der schnell drehenden Spindel fungiert (Bild 2). Der Kühlschmierstoff wird unter Druck zur Werkzeugspitze geleitet. Dort tritt er aus, kühlt und schmiert gezielt die Schneidkante sowie das Werkstück im Schneidbereich. Außerdem führt er die Späne ab.

Aufgrund der gezielteren Kühlung und Schmierung ist die KSS-Menge, die im Kreislauf zwischen Bearbeitungsraum und KSS-Tank gefahren wird, im Vergleich zum konventionellen „Überfluten“ kleiner. Das zahlt sich wirtschaftlich aus. Kühlschmierstoffe sind teure „Chemikalienmischungen“ – im Bezug auf die Aufbereitung und die Entsorgung.

Kühlschmierstoff-Ein- oder -zweikanalsysteme bei Minimalmengenschmierung

Mengenmäßig ist die Innenkühlung aber noch nicht optimal. Der Kühlschmierstoff spritzt. Es bildet sich KSS-Nebel. Beides ist unschwer am Fenster eines Bearbeitungszentrums zu sehen (Bild 3). Außerdem gilt die Chemikalie KSS als gesundheitsgefährdend und bei nicht fachgerechter Entsorgung als umweltschädlich.

Soll die KSS-Menge weiter reduziert werden, bietet sich die Minimalmengenschmierung (MMS) an. Sie ermöglicht, genau die KSS-Menge an die Schneidspitze des Werkzeugs zu bringen, die für die Schmierung der Schneidzone und für eine weitgehende Verhinderung von Reibungswärme erforderlich ist, ohne dass Tropfen und Nebel entstehen. Diese „minimale“ Menge kühlt und schmiert im Moment der Arbeitsverrichtung.

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